바닷물은 왜 짤까 — 염류와 염분비 일정 법칙

바닷물이 입에 들어오면 짭니다. 그런데 짜기만 한 것이 아니라 뒤끝이 쓰기도 합니다. 소금만 녹아 있다면 그냥 짜야 할 텐데 왜 그럴까요. 바닷물에 무엇이 얼마나 녹아 있는지부터 따라가 봅니다.

바닷물에 녹아 있는 것 — 염류

바닷물에 녹아 있는 물질을 염류라고 부릅니다. 가장 많은 것이 염화 나트륨, 우리가 소금이라 부르는 그것입니다. 짠맛은 여기서 옵니다. 그다음이 염화 마그네슘인데, 쓴맛은 이 물질이 냅니다. 바닷물이 짜면서도 쓴 이유입니다.

이 물질들은 어디서 왔을까요. 두 갈래입니다. 하나는 육지의 암석입니다. 빗물이 암석을 조금씩 녹이고, 강물이 그것을 실어 바다로 옮깁니다. 나트륨과 칼슘이 주로 이 길로 옵니다. 다른 하나는 해저 화산입니다. 화산 가스에 들어 있던 염소가 바닷물에 녹아듭니다.

바닷물은 마르지 않고 그대로 남는데 강물은 계속 들어옵니다. 그래서 오랜 시간에 걸쳐 녹아 있는 물질이 쌓였습니다. 바다가 짠 것은 한 번에 소금을 부어서가 아니라 수십억 년 동안 조금씩 모인 결과입니다.

염분 — 얼마나 녹아 있는지 재는 값

염류가 얼마나 녹아 있는지를 나타내는 값이 염분입니다. 바닷물 1000 g 속에 녹아 있는 염류의 총량을 g 수로 나타내고, 단위는 psu(또는 천분율 ‰)를 씁니다. 전 세계 바다의 평균 염분은 35 psu입니다. 바닷물 1 kg을 완전히 증발시키면 35 g의 염류가 남는다는 뜻입니다.

염분은 바다마다 다릅니다. 물이 빠져나가면 남은 염류가 진해지고, 물이 들어오면 묽어지기 때문입니다.

• 증발량이 많으면 높아집니다 — 물만 날아가고 염류는 남습니다.
• 강수량이 많거나 강물이 흘러들면 낮아집니다 — 민물이 섞입니다.
• 바닷물이 얼면 높아집니다 — 얼음에는 염류가 거의 들어가지 않아 남은 물이 진해집니다.
• 빙하가 녹으면 낮아집니다 — 민물이 더해집니다.

그래서 비가 많은 적도 부근과 강물이 모이는 연안은 염분이 낮고, 맑은 날이 이어지는 중위도의 건조한 바다는 염분이 높습니다.

짠 정도는 달라도 비율은 같습니다

여기서부터가 이 단원의 핵심입니다. 염분이 높은 바다와 낮은 바다에서 염류의 비율을 재 보면 어디서나 같습니다. 염화 나트륨이 전체의 77.7 %, 염화 마그네슘이 10.9 %라는 비율은 우리나라 앞바다에서나 적도에서나 그대로입니다. 이것을 염분비 일정 법칙이라고 합니다.

왜 그럴까요. 바닷물이 끊임없이 섞이기 때문입니다. 해류와 바람이 바닷물을 돌려 놓아 어느 한 곳의 염류 조성이 따로 놀 틈이 없습니다. 염분을 바꾸는 것은 증발·강수·결빙처럼 물이 드나드는 일인데, 물이 드나들어도 녹아 있는 염류끼리의 비율은 건드려지지 않습니다.

이 법칙 덕분에 염류 하나만 재면 나머지를 다 알 수 있습니다. 염분이 35 psu인 바닷물 1 kg에 염화 나트륨이 27.2 g 들어 있다면, 염분이 30 psu인 바닷물에는 얼마나 들어 있을까요.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 염류 가운데 가장 많은 것과 쓴맛을 내는 것 고르기. 각각 염화 나트륨과 염화 마그네슘입니다.
• 염분의 정의 확인하기. 바닷물 1000 g 속 염류의 총량(g)입니다.
• 염분이 높아지는 경우와 낮아지는 경우 가르기. 증발·결빙은 높이고, 강수·하천수 유입·빙하의 융해는 낮춥니다.
• 염분이 다른 두 바닷물의 자료를 주고 염류의 양 구하기. 염분비 일정 법칙으로 비례식을 세웁니다.
• 두 해역의 염류 조성 그래프를 주고 같은 점과 다른 점 말하기. 총량은 다르고 비율은 같습니다.

자주 헷갈리는 것

• "바닷물에는 소금만 녹아 있다" — 염화 나트륨이 가장 많을 뿐입니다. 염화 마그네슘, 황산 마그네슘, 황산 칼슘 같은 물질이 함께 녹아 있고, 쓴맛은 그중 하나가 냅니다.
• "염분이 높으면 염화 나트륨의 비율도 높다" — 아닙니다. 높아지는 것은 총량이고 비율은 그대로입니다. 이것이 염분비 일정 법칙입니다.
• "바닷물이 얼면 염분이 낮아진다" — 반대입니다. 얼음으로 빠져나가는 것은 물이라 남은 바닷물은 오히려 진해집니다.
• "강물도 흐르니까 강물에도 같은 비율로 염류가 있다" — 강물의 조성은 바다와 다릅니다. 염분비 일정 법칙은 바닷물끼리의 이야기입니다.

정리합니다. 바닷물에는 염화 나트륨을 비롯한 여러 염류가 녹아 있고, 그 양을 바닷물 1000 g 기준으로 나타낸 값이 염분입니다. 염분은 물이 드나드는 정도에 따라 바다마다 다르지만, 염류끼리의 비율은 어느 바다에서나 같습니다. 그래서 하나만 재면 나머지를 계산할 수 있습니다.